Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Kõigi rakkude omadused
- Esimene klassifikatsioon: kolm eluvaldkonda
- Archaea: ekstreemses keskkonnas arenevad üherakulised organismid
- Archaea domeen ja kuningriik
- Bakterid: üherakulised organismid, mis õitsevad mitmes keskkonnas
- Bakterid ei sisalda eraldi tuuma
- Bakterite domeen ja kuningriik
- Eukarüootid arenevad kõikjal
- Eukarüootide all olevad kuningriigid
- Suurim üherakuline organism
- Väikseim üherakuline organism
- Reegleid rikkuv üherakuline eukarüoot
Rakk on väikseim elusorganism, mis sisaldab kõiki elu tunnuseid, ja kõige enam algab kogu elu planeedil üherakulisena organismina. Praegu eksisteerib kahte tüüpi üherakulisi organisme: prokarüootid ja eukarüootid, need, millel pole eraldi määratletud tuuma, ja need, mille tuum on kaitstud rakumembraaniga. Teadlased väidavad, et prokarüootid on vanim eluvorm, ilmudes esmakordselt umbes 3,8 miljonit aastat, eukarüootid aga umbes 2,7 miljardit aastat tagasi. Üksrakuliste organismide taksonoomia kuulub ühte kolmest peamisest eluvaldkonnast: eukarüootid, bakterid ja arhaea.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Bioloogid klassifitseerivad kõik elusorganismid kolme eluvaldkonda, alustades üherakulistest kuni mitmerakuliste organismideni: arhaea, bakterid ja eukarüootid.
Kõigi rakkude omadused
Kõigil üherakulistel ja mitmerakulistel organismidel on järgmised põhitõed:
Esimene klassifikatsioon: kolm eluvaldkonda
Enne 1969. aastat jagasid bioloogid rakuelu kaheks kuningriigiks: taimedeks ja loomadeks. Pärast 1969–1990 leppisid teadlased kokku viie kuningriigi klassifitseerimissüsteemis, mis hõlmas monerasid (baktereid), protiste, taimi, seeni ja loomi. Ent dr Carl Woese (1928-2012), varem Illinoisi ülikooli mikrobioloogia osakonna professor, tegi 1990. aastal ettepaneku üherakuliste organismide ja mitmerakuliste üksuste klassifitseerimise uue struktuuri kohta, mis koosneks kolmest domeenist - arhaea, bakter ja eukarüootid, mis on klassifitseeritud kuueks kuningriigiks. Nüüd kasutab enamik teadlasi seda taksonoomiat või klassifitseerimissüsteemi.
Archaea: ekstreemses keskkonnas arenevad üherakulised organismid
Archaea areneb ekstreemsetes keskkondades, mida varem peeti elu jaoks jätkusuutmatuks: süvamere hüdrotermilised õhuavad, kuumaveeallikad, Surnumere, soola aurustumise tiigid ja happelised järved. Enne dr. Wesesi ettepanekut tuvastasid teadlased arhaea kõigepealt arhebakteriteks - iidseteks üherakulisteks bakteriteks -, kuna need nägid välja nagu prokarüootsed bakterid, üherakulised organismid, millel puudub eraldi membraaniga seotud tuum või organellid. Dr Woese, tema kolleegide ja teiste teadlaste edasised uuringud aitasid neil mõista, et need iidsed bakterid on nende eksponeeritud biokeemiliste omaduste tõttu tihedamalt seotud eukarüootidega. Teadlased ja teadlased on avastanud ka arhaea, mis elavad inimese seedetraktis ja nahas.
Archaea domeen ja kuningriik
Archaea'l on nii prokarüootide kui ka eukarüootide omadused, mistõttu nad esinevad fülogeneetilises elupuus bakterite ja eukarüootide vahel eraldi harul. Kui teadlased avastasid, et arhebakteritel on tegelikult iidsed bakterid, nimetasid nad nad ümber archaeaks. Archaea üherakulised organismid määratlevad järgmised omadused:
Arhaea peamisteks klassifikaatoriteks on crenarchaeota, euryarchaeota ja korarchaeotaning kavandatud alajaotused nanoarchaeota ja välja pakutud taumarkeota. Individuaalsed klassifikatsioonid näitavad keskkonnatüüpe, milles teadlased ja teadlased neid üherakulisi organisme leiavad. Crenarchaeota elab äärmusliku happesuse ja temperatuuri keskkonnas ning oksüdeerib ammoniaaki; euryarchaeota hulka kuuluvad organismid, mis oksüdeerivad metaani ja armastavad soola süvamerekeskkonnas, teised euryarchaeota, mis tekitavad metaani jäätmeproduktina, ja korarchaeota - arhaea kategooria, mis elavad ka kõrge temperatuuriga keskkonnas.
Nanoarchaeota erineb teistest arhaeadest selle poolest, et nad elavad teise arheoloogilise organismi, nn Ignicoccus. Korarchaeota ja nanoarchaeota alamtüübid hõlmavad metanogeenid, organismid, mis toodavad metaangaasi seedeprotsesside või energiat tootvate protsesside kõrvalsaadusena; halofiilid või soola armastav arhaea; termofiilid, organismid, mis õitsevad eriti kõrgetel temperatuuridel; ja psührofiilid, archaea organismid, kes elavad eriti külmades temperatuurides.
Bakterid: üherakulised organismid, mis õitsevad mitmes keskkonnas
Bakterid elavad ja õitsevad kõikjal planeedil: mägede tipus, maailma sügavaimate ookeanide põhjas, nii inimeste kui loomade seedetrakti sees ning isegi põhja- ja lõunapooluse külmunud kivimites ja jääs. Bakterid võivad levida aastate jooksul kaugele ja laiale, kuna nad võivad pikema aja jooksul uinuda.
Bakterid ei sisalda eraldi tuuma
Bakterid eksisteerivad planeedi juhtivate elusolenditena, olles siin olnud vähemalt kolmveerand ajaloost arenevate planeetide hulgas. Nad on tuntud oma võimega kohaneda enamiku planeedi elupaikadega. Kuigi mõned bakterid põhjustavad loomadel, taimedel ja inimestel virulentseid haigusi, töötab enamik baktereid keskkonna "kasulike ainetena" koos ainevahetusprotsessidega, mis toetavad kõrgemaid eluvorme.
Muud bakterivormid toimivad koos taimede ja selgrootutega (selgroogsete olenditega) sümbiootilistes suhetes, mis täidavad olulisi funktsioone. Ilma nende üherakuliste organismideta läheks surnud taimede ja loomade lagunemine kauem aega ning pinnase viljakus. Teadlased ja teadlased kasutavad mõnda bakterit kemikaalides, ravimites, antibiootikumides ja isegi selliste toitude valmistamisel nagu hapukapsas, jogurt, keefir ja hapukurk. Lihtsate üherakuliste organismidena on bakterirakkudel eristatavad omadused:
Bakterite domeen ja kuningriik
Teadlased liigitavad enamuse bakterid kolme rühma vastavalt sellele, kuidas nad reageerivad hapnikule gaasilisel kujul. Aeroobne bakterid arenevad hapnikukeskkonnas ja vajavad elamiseks hapnikku. Anaeroobne bakteritele ei meeldi gaasiline hapnik; nende bakterite näideteks võivad olla sügaval vee all setetes elavad või bakteripõhist toidumürgitust põhjustavad bakterid. Viimaseks fakultatiivsed anaeroobid on bakterid, mis eelistavad hapniku olemasolu kasvukeskkonnas, kuid saavad ilma selleta elada.
Kuid teadlased liigitavad baktereid ka energia saamise viiside järgi: as heterotroofid ja autotroofid. Autotroofid, nagu valguse energiaga (fotoautotroofsed) taimed, teevad oma toiduallika süsinikdioksiidi fikseerimise või kemoautotroofsete vahendite abil lämmastiku, väävli või muude elementide oksüdatsiooniprotsesside abil. Heterotroofid võtavad oma energia keskkonnast, lagundades orgaanilisi ühendeid, näiteks lagunevas aines elavaid saprobilisi baktereid, samuti baktereid, mis energia saamiseks sõltuvad kääritamisest või hingamisest.
Veel üks viis, kuidas teadlased baktereid rühmitavad, on nende kuju järgi: sfääriline, vardakujuline ja spiraal. Muud bakterivormid hõlmavad kiudne, mantlikujuline, ruudukujuline, varrekujuline, tähekujuline, spindli kujuline, lobe, trikoomi moodustav (juuste kujundamine) ja pleomorfne bakterid, millel on võime muuta selle kuju või suurust lähtuvalt keskkonnast.
Täiendav klassifikatsioon hõlmab mükoplasmad, haigusi põhjustavad bakterid, mida mõjutavad antibiootikumid, kuna neil puudub rakusein; sinivetikad, fotoautotroofsed bakterid, näiteks sinivetikad; grampositiivsed bakterid, mis eraldavad gram-peitstes testis lillat värvi, kuna test värvib nende paksud rakuseinad; ja gramnegatiivsed bakterid mis muutuvad grammi värvikatses roosaks õhukeste, kuid tugevate välisseinte tõttu. Gram-positiivsed bakterid reageerivad antibiootikumidele paremini kui gramnegatiivsed bakterid, kuna kuigi moodustajate sein on paks, on see läbitav, gram-negatiivsetes bakterites on selle raku seinad õhukesed, kuid toimivad pigem kuulikindla vesti moodi.
Eukarüootid arenevad kõikjal
Kui eukarüootides on seentes, taime- ja loomariikides palju mitmerakulisi organisme, siis hõlmab see peamine eluvaldkond ka üherakulisi organisme. Üherakulistel eukarüootidel on raku seinad, mis võivad muuta nende kuju võrreldes prokarüootidega, millel on jäigad raku seinad. Enamik teadlasi väidab, et eukarüootid arenesid prokarüootidest, kuna mõlemad kasutavad geneetilise materjalina RNA-d ja DNA-d; mõlemad kasutavad ära 20 aminohapet; ja mõlemal on lipiid (orgaanilistes lahustites lahustuv) kahekihiline rakumembraan ja nad kasutavad D-suhkruid ja L-aminohappeid. Eukarüootide spetsiifilised omadused hõlmavad:
Eukarüootide all olevad kuningriigid
Eukarüootne domeen sisaldab nelja kuningriiki või alamkategooriat: protistid, seened, taimed ja loomad. Neist protistid sisaldavad ainult üherakulisi organisme, seente kuningriik aga mõlemat. Protista kuningriiki kuuluvad elusorganismid nagu vetikad, euglenoidid, algloomad ja limavormid. Seenekuningriiki kuuluvad nii üherakulised kui ka mitmerakulised organismid. Seene kuningriigi üherakuliste organismide hulka kuuluvad pärmid ja chytridsvõi kivistunud seened. Enamik taimi ja loomariike kuuluvaid organisme on mitmerakulised.
Suurim üherakuline organism
Ehkki enamik planeedi üherakulisi üksusi vajab tavaliselt mikroskoopi, saate jälgida veevetikaid, Caulerpa taxifolia, palja silmaga. Määratletud India ookeani ja Hawaii looduslike merevetikate tüübina, on tapjavetikad mujal sissetungivad liigid. See taimeriigis elav organism võib kasvada 6–12 tolli pikkuseks ja tal on sulejoonelised lapikud oksad, mis tekivad jooksjalt, tumerohelisest kuni heleroheliseni.
Väikseim üherakuline organism
California ülikooli Berkeley ülikoolilinnaku kohal asuvates küngastes asub Lawrence Berkeley riiklik labor, mida haldavad ühiselt USA energeetikaosakond ja California ülikooli süsteem. Berkeley Labsi teadlaste juhitud rahvusvaheline teadlaste meeskond avastas 2015. aastal, milline võib olla väikseim üherakuline organism, mis on jäädvustatud suure võimsusega mikroskoobi abil tehtud pildile.
See üherakuline organism, prokarüootne bakter, on nii väike, et 150 000 neist eraldunud rakulistest bakteritest võiks istuda teie juukseotsas. Teadlased jätkavad nende arvatavalt levinud organismide uurimist, kuna neil puuduvad paljud omadused, mis on vajalikud teiste organismidega toimimiseks. Rakkudel näib olevat DNA, väike arv ribosoome ja niiditaolisi lisandeid, kuid enam kui tõenäoline, et nad elavad teistel bakteritel.
Reegleid rikkuv üherakuline eukarüoot
Praha Karli ülikooli teadlased avastasid ainsa teadaoleva eukarüootse organismi, mis ei sisalda spetsiifilist mitokondreid, ja nad leidsid selle lemmiklooma tšintšilja soolestikust. Rakkude jõujaamana teevad mitokondrid mitmeid asju. Hapniku juuresolekul võivad mitokondrid laadida molekule ja toota kriitilisi valke. Kuid see organism, giardiabakterite sugulane, kasutab valkude sünteesimiseks süsteemi, nagu tavaliselt bakterites - külgne geeniülekanne. Kuna bakterid eksisteerivad peamiselt prokarüootsete rakkudena, on bakteritega seotud eukarüootsete rakkude leidmine reegli erand.